我的一贯观点是:视觉化是微课与面授教学的主要不同点(着力点的不同),以前的推文已经有相当多的阐述,如:
微课的另一个特点是“情境化”。正是情境体验的不同,导致了微课与面授教学给学生带来的感受的不同。
情境化,一方面同样可以用视觉化手段来实现(营造真实的、激动人心的情境体验),比如前面的推文:
另一方面,“讲故事”的手法对于营造知识情境也是非常有效和常见的手法,而且这种方法在课堂教学中、书籍、以及微课中也经常采用。对于艰深抽象的知识来说,“讲故事”的核心是“隐喻”手法的运用。就象以下这两篇推文中所运用的那样:
隐喻可以使得学习者从浅显易懂的生活现象(或简单知识)中,获得启发、灵感、对比与抓手,借助已理解的知识和经验,来理解未知的、更为抽象、更为复杂的知识。当然,能否找到合适的隐喻,显然是决定知识讲授效果的关键。
今天,再为大家推荐一篇“看大牛讲信号与系统(没有看不懂的)”。就充分利用了“隐喻”的手法,来讲解艰深、复杂的知识。快去看看能不能看懂吧!
(以下为正文第一部分,相对比较简单,非专业人士大约也可以看看)
第一课:什么是卷积?卷积有什么用?什么是傅利叶变换?什么是拉普拉斯变换?
引子
很多朋友和我一样,工科电子类专业,学了一堆信号方面的课,什么都没学懂,背了公式考了试,然后毕业了。
先说'卷积有什么用'这个问题。(有人抢答,'卷积'是为了学习'信号与系统'这门课的后续章节而存在的。我大吼一声,把他拖出去枪毙!)
讲一个故事:
张三刚刚应聘到了一个电子产品公司做测试人员,他没有学过'信号与系统'这门课程。一天,他拿到了一个产品,开发人员告诉他,产品有一个输入端,有一个输出端,有限的输入信号只会产生有限的输出。
然后,经理让张三测试当输入sin(t)(t<1秒)信号的时候(有信号发生器),该产品输出什么样的波形。张三照做了,花了一个波形图。
'很好!'经理说。然后经理给了张三一叠A4纸:'这里有几千种信号,都用公式说明了,输入信号的持续时间也是确定的。你分别测试以下我们产品的输出波形是什么吧!'
这下张三懵了,他在心理想'上帝,帮帮我把,我怎么画出这些波形图呢?'
于是上帝出现了:'张三,你只要做一次测试,就能用数学的方法,画出所有输入波形对应的输出波形'。
上帝接着说:'给产品一个脉冲信号,能量是1焦耳,输出的波形图画出来!'
张三照办了,'然后呢?'
上帝又说,'对于某个输入波形,你想象把它微分成无数个小的脉冲,输入给产品,叠加出来的结果就是你的输出波形。你可以想象这些小脉冲排着队进入你的产品,每个产生一个小的输出,你画出时序图的时候,输入信号的波形好像是反过来进入系统的。'
张三领悟了:'哦,输出的结果就积分出来啦!感谢上帝。这个方法叫什么名字呢?'
上帝说:'叫卷积!'
从此,张三的工作轻松多了。每次经理让他测试一些信号的输出结果,张三都只需要在A4纸上做微积分就是提交任务了!
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张三愉快地工作着,直到有一天,平静的生活被打破。
经理拿来了一个小的电子设备,接到示波器上面,对张三说:'看,这个小设备产生的波形根本没法用一个简单的函数来说明,而且,它连续不断的发出信号!不过幸好,这个连续信号是每隔一段时间就重复一次的。张三,你来测试以下,连到我们的设备上,会产生什么输出波形!'
张三摆摆手:'输入信号是无限时长的,难道我要测试无限长的时间才能得到一个稳定的,重复的波形输出吗?'
经理怒了:'反正你给我搞定,否则炒鱿鱼!'
张三心想:'这次输入信号连公式都给出出来,一个很混乱的波形;时间又是无限长的,卷积也不行了,怎么办呢?'
及时地,上帝又出现了:'把混乱的时间域信号映射到另外一个数学域上面,计算完成以后再映射回来'
'宇宙的每一个原子都在旋转和震荡,你可以把时间信号看成若干个震荡叠加的效果,也就是若干个可以确定的,有固定频率特性的东西。'
'我给你一个数学函数f,时间域无限的输入信号在f域有限的。时间域波形混乱的输入信号在f域是整齐的容易看清楚的。这样你就可以计算了'
'同时,时间域的卷积在f域是简单的相乘关系,我可以证明给你看看'
'计算完有限的程序以后,取f(-1)反变换回时间域,你就得到了一个输出波形,剩下的就是你的数学计算了!'
张三谢过了上帝,保住了他的工作。后来他知道了,f域的变换有一个名字,叫做傅利叶,什么什么......
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再后来,公司开发了一种新的电子产品,输出信号是无限时间长度的。这次,张三开始学拉普拉斯了......
后记:
不是我们学的不好,是因为教材不好,老师讲的也不好。
很欣赏Google的面试题:用3句话像老太太讲清楚什么是数据库。这样的命题非常好,因为没有深入的理解一个命题,没有仔细的思考一个东西的设计哲学,我们就会陷入细节的泥沼:背公式,数学推导,积分,做题;而没有时间来回答'为什么要这样'。做大学老师的做不到'把厚书读薄'这一点,讲不出哲学层面的道理,一味背书和翻讲ppt,做着枯燥的数学证明,然后责怪'现在的学生一代不如一代',有什么意义吗?
国内的教材通篇都是数学推导,就是不肯说这些推导是为了什么目的来做的,用来得到什么,建设什么,防止什么;不去从认识论和需求上讨论,通篇都是看不出目的的方**,本末倒置了。
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